Zonnecellen

Fotovoltaïsche zonnecellen zijn apparaten die direct elektriciteit produceren uit zonlicht. Veel zonnecellen samen vormen een zonnepaneel. Deze zonnecellen zetten licht om in elektriciteit door gebruik te maken van de energie die vrijkomt wanneer de fotonen uit het zonlicht de elektronen in de zonnecel in een hogere staat van energie slaan. Fotovoltaïsche zonnecellen zijn samengesteld uit verschillende lagen materiaal waaronder silicium, een antireflecterende coating en een glazen huls.

Opbouw en werking

Een van de belangrijkste onderdelen van een fotovoltaïsche zonnecel is het materiaal dat gebruikt wordt als halfgeleider. Silicium is de meest gebruikte halfgeleider, maar voor sommige toepassingen zijn er andere opties beschikbaar die goedkoper zijn dan silicium. Wanneer licht de halfgeleider raakt, wordt een gedeelte van de lichtenergie opgenomen wat zorgt voor een vrijlating van elektronen. De elektrische stroom die hier uit ontstaat kan gebruikt worden en wordt opgevangen door de metalen leidingen op boven en onderkant van de zonnecellen.

Silicium op zichzelf is geen goede geleider van elektriciteit. Om gebruikt te kunnen worden in een zonnecel moet silicium gewijzigd worden met andere elementen. Deze elementen kunnen fosfor en borium (boor) afhankelijk van het doel. Een laag silicium bedekt met fosfor kan er voordeel uit halen dat het laatste element slechts een elektron in de buitenste elektronenschil heeft. Deze elektron kan door het licht uit zijn buitenste elektronenschil worden geslagen.
In de andere laag, hebben de booratomen enkel drie elektronen in de buitenste schil in plaats van vier zoals silicium heeft. Dit zorgt voor een plek waar de extra elektronen naartoe kunnen gaan en deze verplaatsing van elektronen maakt de elektrische stroom. De twee silicium lagen hebben een tegengestelde lading wat zorgt voor het voltage.

Siliciumkristallen zijn van nature uit een reflecterend materiaal. Wanneer deze gebruikt worden in fotovoltaïsche zonnecellen moeten deze een antireflecterende coating hebben, anders zal bijna alle zonne-energie weerkaatst worden zonder elektriciteit op te wekken. Deze antireflecterende coating is de op een na grootste factor die invloed heeft op de efficiëntie van zonnecellen. Maar zelfs met deze coating wordt er zelfs een kleine hoeveelheid van het zonlicht gebruikt worden om elektriciteit op te wekken.